Влияние состава анодной массы самообжигающегося анода на показатели электролитического получения алюминия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель – провести анализ влияния вида кокса (нефтяного, пекового) в составе анодной массы самообжигающегося анода на показатели электролиза. Для достижения цели был произведен сбор производственных данных с работающих электролизеров типа С-8Б(М) с анодами Содерберга в период с июня по октябрь 2024 г. Данные собирались со 172 электролизеров, установленных в серии № 1, и со 186 – в серии № 2.  Показано, что выход угольной пены преобладает на электролизерах с анодами, в состав анодной массы которых входит нефтяной кокс, и составил на 1 электролизер 15,9 кг (против 8,4 кг на ваннах с анодами на основе массы из пекового кокса). Удельный расход электроэнергии за исследуемый период на серию ванн, работающих с анодной массой на основе нефтекокса, составил 15393 кВт·ч/т Al (против 15341 кВт·ч/т Al). По казано, что расход анодной массы на основе нефтяного кокса на 1 электролизер выше на 1,82 т, чем на ваннах, работающих на пековом коксе (при скорости сгорания анода 1,5 см/сут и 1,47 см/сут соответственно). В период исследований зафиксировано 285 технологических нарушений при перестановке анодных штырей (протеки пека, гажения) на анодах, в состав масс которых входил нефтекокс (при 121 нарушении на другом виде кокса). Таким образом, сравнительный анализ данных при обслуживании электролизеров с анодами Содерберга показал, что наименьшими выходом угольной пены, удельными расходами электроэнергии и анодной массы и скоростью сгорания анода характеризуются аноды, сформированные из массы на основе пекового кокса. Что свидетельствует о том, что для повышения эффективности алюминиевого производства необходимо использовать пековый кокс при производстве анодной массы самообжигающегося анода электролизера.

Об авторах

Н. В. Немчинова

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Email: ninavn@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9895-1709

Е. А. Ткач

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Email: djon-ds@mail.ru

А. А. Тютрин

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Email: an.tu@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-9983-2680

С. С. Бельский

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Email: bss@istu.edu
ORCID iD: 0009-0009-3171-7446

Список литературы

  1. Dudin M.N., Voykova N.A., Frolova E.E., Artemieva J.A., Rusakova E.P., Abashidze A.H. Modern trends and challenges of development of global aluminum industry // Metalurgija. 2017. Vol. 56. No. 1-2. P. 255–258. EDN: XDPBLL.
  2. Горланов Е.С., Бричкин В.Н., Поляков А.А. Электролитическое производство алюминия. Обзор. Часть 1. Традиционные направления развития // Цветные металлы. 2020. № 2. С. 36–41. https://doi.org/10.17580/tsm.2020.02.04. EDN: UTKUVO.
  3. Корнеев С.И. Алюминиевая промышленность Китая и перспективы мировой алюминиевой индустрии // Цветные металлы. 2021. № 4. С. 5–11. https://doi.org/10.17580/tsm.2021.04.01. EDN: NLIPVD.
  4. Сизяков В.М., Поляков П.В., Бажин В.Ю. Современные тенденции и стратегические задачи в области производства алюминия и его сплавов в России // Цветные металлы. 2022. № 7. С. 16–23. EDN: QRECGA.
  5. Zhaowen Wang, Bingliang Gao, Zhongning Shi, Xianwei Hu, Fengguo Liu, Wenju Tao, Youjian Yang Проблемы и технические решения в развитии китайской промышленности первичного алюминия // Цветные металлы и минералы – 2024: сб. тез. докл. XII Междунар. конгр. (г. Красноярск, 9–13 сентября 2024 г.). Красноярск: Научно-инновационный центр, 2024. P. 2–11. EDN: CDPJHW.
  6. Agnihotri A. Пути развития индийской алюминиевой промышленности // Цветные металлы и минералы – 2024: сб. тез. докл. XII Междунар. конгр. (г. Красноярск, 9–13 сентября 2024 г.). Красноярск: Научно-инновационный центр, 2024. P. 12–2418. EDN: BJDQYW.
  7. Горланов Е.С., Кавалла Р., Поляков А.А. Электролитическое производство алюминия. Обзор. Часть 2. Пер спективные направления развития // Цветные металлы. 2020. № 10. С. 42–49. https://doi.org/10.17580/tsm.2020.10.06. EDN: JBGFQY.
  8. Виноградов А.М., Пинаев А.А., Виноградов Д.А., Пузин А.В., Шадрин В.Г., Зорько Н.В.. Повышение эф фективности укрытия электролизеров Содерберга // Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. № 1. C. 19–30. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-1-19-30. EDN: XWTXTX.
  9. Пузанов И.И., Волохов И.Н., Быков Р.Ю., Муравьев С.А. Пуск РА-400 на Тайшетском алюминиевом заводе // Цветные металлы и минералы – 2024: сб. тез. докл. XII Междунар. конгр. (г. Красноярск, 9–13 сентября 2024 г.). Красноярск: Научно-инновационный центр, 2024. P. 213–218. EDN: ZZCDFB.
  10. Горланов Е.С., Сизяков В.М., Шариков Ф.Ю., Спекторук А.А., Бутакова Т.В. Проблемы и решения защиты углеграфитовых электродов // iPolytech Journal. 2024. Т. 28. № 3. С. 513–537. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2024-3-513-537. EDN: AEDFQP.
  11. Shoppert A., Valeev D., Loginova I. Novel method of bauxite treatment using electroreductive Bayer process // Metals. 2023. Vol. 13. Iss. 9. Р. 1502. https://doi.org/10.3390/met13091502.
  12. Пинаев А.А., Радионов Е.Ю., Орлов И.А., Немчинова Н.В. Изучение особенностей магнитогидродинамики электролизёров С-8БМ (С-8Б) при модернизации алюминиевых заводов // iPolytech Journal. 2024. Т. 28. № 1. С. 162–177. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2024-1-162-177. EDN: XHFGYC.
  13. Mann V., Buzunov V., Pingin V., Zherdev A., Grigoriev V. Environmental aspects of UC RUSAL’s aluminum smelters sustainable development // Light Metals. The Minerals, Metals and Materials Series / eds. C. Chesonis. Cham: Springer, 2019. P. 553–563. https://doi.org/10.1007/978-3-030-05864-7_70. EDN: SIHUYY.
  14. Фризоргер В.К., Гильдебрандт Э.М., Вершинина Е.П. Мониторинг показателей работы алюминиеивых электролизеров с анодом Содерберга // Известия вузов. Цветная металлургия. 2013. № 4. С. 11–14. EDN: QZRKFB.
  15. Бурдонов А.Е., Зелинская Е.В., Гавриленко Л.В., Гавриленко А.А. Изучение вещественного состава глино-земсодержащего материала алюминиевых электролизеров для использования в технологии первичного алюминия // Цветные металлы. 2018. № 3. С. 32–38. https://doi.org/10.17580/tsm.2018.03.05. EDN: YUCHKI.
  16. Grjotheim K. Introduction to aluminium electrolysis: understanding the Hall-Héroult process. Introduction to aluminium electrolysis. Düsseldorf: Aluminium-Verlag, 1993. 260 с.
  17. Thonstad J. Aluminium electrolysis: fundamentals of the Hall Héroult process. Aluminium electrolysis. Düsseldorf: Aluminium-Verlag, 2001. 359 с.
  18. Ветюков М.М., Цыплаков А.М., Школьников С.Н. Металлургия алюминия и магния. М.: Металлургия, 1987. 320 с. 19. Чалых В.И., Немчинова Н.В., Аюшин Б.И., Богданов Ю.В. Технико-экономическое сравнение электролизе- ров с обожженными анодами и самообжигающимися анодами и верхним токоподводом // Известия вузов. Цветная металлургия. 2005. № 2. С. 21–26. EDN: JVUCFH.
  19. Янко Э.А. Аноды алюминиевых электролизеров. М.: Руда и металлы, 2001. 671 с.
  20. Гильдебрандт Э.М., Вершинина Е.П., Фризоргер В.К. Качество анодной массы в технологии электролиза алюминия с анодом Содерберга // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2014. № 1. С. 17–20. EDN: RYLGUB.
  21. Сидоров О.Ф., Селезнёв А.Н. Перспективы производства и совершенствования потребительских свойств каменноугольных электродных пеков // Российский химический журнал. 2006. Т. 50. № 1. С. 16–24. EDN: GZQCPJ.
  22. Ткач Е.А., Немчинова Н.В. Влияние коксопековой композиции на качество анодов Содерберга в алюминиевом производстве // Перспективы развития, совершенствования и автоматизации высокотехнологичных производств: материалы XV Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Иркутск, 23–24 апреля 2025 г.). Иркутск: ИРНИТУ, 2025. С. 117–122. EDN: OSNOOR.
  23. Аншиц А.Г., Куртеева Л.И., Цыганова С.И., Суздорф А.Р., Аншиц Н.Н., Морозов С.В. Сравнительная оценка эмиссии канцерогенных веществ при использовании средне- и высокотемпературных пеков в производстве алюминия в электролизерах Содерберга // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. № 9. С. 345–352.
  24. Таскина А.В., Немчинова Н.В. Аттестация стандартных образцов предприятия углеродных материалов, используемых для получения первичного алюминия // Молодежный вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. № 4. С. 82–88. EDN: MMVTKS.
  25. Немчинова Н.В., Таскина А.В. Разработка методики определения примесей в углеродных материалах, ис- пользуемых в производстве первичного алюминия // Интеграция науки, образования и производства – основа реализации Плана нации (Сагиновские чтения № 12): тр. Междунар. науч.-практ. online-конф. (г. Караганда, 18–19 июня 2020 г.). Караганда: КарГТУ им. Абылкаса Сагинова, 2020. Ч. 2. С. 156–158.
  26. Foosnæs T., Naterstad T., Bruheim M., Grjotheim K. Anode dusting in Hall-Heroult cells // Essential Readings in Light Metals: Electrode Technology for Aluminum Production / eds. A. Tomsett, J. Johnson. 2016. Vol. 4. P. 633 642. https://doi.org/10.1002/9781118647745.ch83.
  27. Белоусова Н.В., Шарыпов Н.А., Шахрай С.Г., Безруких А.И. Угольная пена в алюминиевом электролизере: проблемы и некоторые пути их решения // Цветные металлы. 2017. № 8. С. 43–49. https://doi.org/10.17580/tsm.2017.08.06. EDN: ZIBLAJ.
  28. Bugnion L., Fischer J.-C. Еffect of carbon dust on the electrical resistivity of cryolite bath // Light Metals / eds. E. Wiliams. Cham: Springer, 2016. Vol. 92. No. 1-2. P. 587–591. https://doi.org/10.1007/978-3-319-482514_99.
  29. Sadler B., Welch B. Reducing carbon dust? — Needs and possible directions // 9th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference and Workshops. Terrigal, 2007. P. 1–14.
  30. Perruchoud R.C., Hulse K.L., Fischer W.K., Schmidt-Hatting W. Dust generation and accumulation for changing anode quality and cell parameters // Light Metals / eds. A. Tomsett, J. Johnson. 1999. P. 649–656. https://doi.org/10.1002/9781118647745.ch85.
  31. Gudmundsson H. Anode dusting from a potroom perspective at Nordural and correlation with anode properties // Essential Readings in Light Metals / eds. A. Tomsett, J. Johnson. Cham: Springer, 2011. P. 657–662. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48200-2_86.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).